Microfluidic devices are widely used in various industries as they provide many advantages such as easy control of chemical reactions, heat and mass transfer, short analysis time and consumption of chemicals in small amounts. Reactions are either carried in homogeneous phase in a microchannel or in a batch reactor such as a small crucible or a micro droplet, which is also known as digital microfluidics. In micro length scale, the flow regime is laminar, which makes mixing or formation of mono dispersed micro sized droplets difficult. Electrohydrodynamics is an effective method for efficient mixing when two miscible liquids are used and for generating uniform droplets in microchannels when two immiscible liquids are used. The electric field causes the flat interface to deflect, i.e., to become unstable. The aim of this study is to theoretically and numerically analyze the stability of the interface between a Newtonian fluid and a non-Newtonian fluid under the effect of an electric field applied normal to the interface. The fluids under the effect of pressure-driven flow are assumed to be immiscible, incompressible, and leaky-dielectric. Linear stability analysis is conducted to observe the behavior of the system under the electric field and to show the effects of system parameters such as Reynolds number, applied potential, physical and electrical properties of the fluids, elasticity of the polymer. As a result, it is found that decreasing the permittivity ratio or increasing any of the Weissenberg number, the thickness ratio, the viscosity ratio, the conductivity ratio or the Reynolds number have a stabilizing effect; whereas increasing the dimensionless parameter S, the ratio of fluid to electric time scale does not affect the maximum growth rate but decreases the critical wavenumber. Moreover, increasing the electric number, i.e., increasing the applied voltage could be stabilizing or destabilizing depending on the selected parameters.

Mikro akışkan sistemleri reaksiyonların, ısı ve kütle kontrolünün kolay olması, analiz zamanının kısalması ve daha az kimyasala ihtiyaç duyulması gibi avantajlar sağladığı için son yıllarda birçok endüstri uygulamasında sıkça kullanılmaktadır. Fakat, mikrokanallarda boyutlar küçük olduğundan akış laminer rejimde kalır, bu nedenle de reaksiyonlarda istenilen karışma ve katalizör teknolojisi için gerekli olan mikro damlacıkları aynı boyutlarda ve seri bir şekilde oluşturmak çok zordur. Karışan iki sıvıyı mikrokanalda etkin bir şekilde karıştırmak veya karışmayan iki sıvının birinin içerisinde diğerinin eşit büyüklükte damlacıklarını yaratmak için en etkili yöntemlerden biri elektrohidrodinamik uygulamalardır. Bu yöntemle iki sıvı arasındaki başlangıçta düz olan arayüzey elektrik alanı uygulanarak bozulur, yani sistem kararsız hale getirilir. Bu çalışmanın amacı biri Newtonyen, diğeri Newtonyen olmayan iki karışmayan, yarı iletken sıvının elektrik alanı etkisi altındaki arayüzey kararsızlığını teorik ve analitik olarak incelemektir. Sıvılar başlangıçta düz bir arayüzey oluşturarak Poiseuille akışı ile akmaktadırlar ve akış yönüne dik bir elektrik alanı uygulanmaktadır. Sistemin elektrik alanı etkisi altındaki davranışını ve Reynolds sayısı, uygulanan elektrik potansiyeli, sıvıların elektriksel özellikleri ve polimerin elastikliği gibi sistem parametrelerinin sistemin kararsızlığına etkisini gözlemlemek için lineer kararlılık analizi yapılmıştır. Sonuç olarak, elektriksel geçirgenlik oranını azaltmanın veya Weissenberg sayısı, sıvıların kalınlık oranı, viskozite oranı, iletkenlik oranı veya Reynolds sayısından herhangi birini arttırmanın sistemi daha kararlı hale getirdiği; akış zaman boyutunun elektrik zaman boyutuna oranı olan boyutsuz S sayısını arttırmanın maksimum büyüme hızını etkilemediği fakat kritik dalga sayısını küçülttüğü; boyutsuz elektrik sayısını, Eb, arttırmanın ise sisteme girilen parametrelere göre sistemi daha kararlı veya kararsız hale getirici etki edebileceği görülmüştür.